Les membranes biologiques sont comme une frontière gardée. Ils séparent la cellule de l'environnement et contrôlent en même temps l'importation et l'exportation des molécules. La membrane nucléaire peut être traversée par de nombreux pores minuscules. Des scientifiques du Biozentrum et du Swiss Nanoscience Institute de l'Université de Bâle, avec une équipe internationale de chercheurs, ont découvert que les protéines présentes dans le pore nucléaire fonctionnent comme un velcro. Dans Nature Nanotechnologie , ils rapportent comment ces protéines peuvent être utilisées pour le transport contrôlé et sélectif de particules.

Il y a beaucoup de trafic dans nos cellules. De nombreuses protéines, par exemple, doivent voyager de leur site de production dans le cytoplasme au noyau, où ils sont utilisés pour lire des informations génétiques. Les pores de la membrane nucléaire permettent leur transport dans et hors du noyau cellulaire. Le professeur d'Argovie Roderick Lim, du Biozentrum et du Swiss Nanoscience Institute de l'Université de Bâle, étudie les bases biophysiques de ce transport. Afin de mieux comprendre ce processus, il a créé un modèle artificiel du complexe de pores nucléaires, avec des scientifiques de Lausanne et de Cambridge, ce qui a conduit à la découverte que ses protéines fonctionnent comme un « velcro » nanométrique qui peut être utilisé pour transporter les plus petites particules.

"Sale velcro" à l'intérieur du pore nucléaire

Les pores nucléaires sont des complexes protéiques à l'intérieur de la membrane nucléaire qui permettent l'échange moléculaire entre le cytoplasme et le noyau. La force motrice est la diffusion. Les pores nucléaires sont tapissés de "velcro" comme des protéines. Seules les molécules spécialement marquées avec des protéines d'importation peuvent se lier à ces protéines et ainsi franchir le pore. Mais pour toutes les molécules non liantes, le pore nucléaire agit comme une barrière. Les chercheurs ont postulé que le transport dépend de la force de liaison aux protéines de type « velcro ». La liaison doit être juste assez forte pour que les molécules à transporter puissent se lier, mais en même temps pas trop serrée pour qu'elles puissent toujours diffuser à travers le pore.

Dans un système artificiel recréant le pore nucléaire, les chercheurs ont testé leur hypothèse. Ils ont enrobé les particules de protéines d'importation et étudié leur comportement sur le "velcro" moléculaire. De façon intéressante, les chercheurs ont trouvé des parallèles dans le comportement de la bande velcro telle que nous la connaissons. Sur "velcro propre", les particules collent immédiatement. Cependant, lorsque le « velcro » est rempli ou « sali » avec des protéines d'importation, il est moins adhésif et les particules commencent à glisser sur sa surface juste par diffusion. « Comprendre le fonctionnement du processus de transport dans le complexe poreux nucléaire a été décisif pour notre découverte, " dit Lim. "Avec le 'velcro' nanométrique, nous devrions être en mesure de définir le chemin à prendre ainsi que d'accélérer le transport des particules sélectionnées sans nécessiter d'énergie externe."

Applications potentielles de la technologie de laboratoire sur puce

Les recherches de Lim sur les processus de transport biomoléculaire constituent la base de la découverte de ce phénomène remarquable selon lequel les particules peuvent être transportées sélectivement avec un « velcro » moléculaire. « Ce principe pourrait trouver des applications très pratiques, par exemple sous forme de bandes transporteuses à l'échelle nanométrique, escalators ou voies, " explique Lim. Cela pourrait également être appliqué pour miniaturiser davantage la technologie de laboratoire sur puce, petits laboratoires sur puces, où cette méthode de transport nouvellement découverte rendrait obsolètes les systèmes complexes de pompes et de vannes d'aujourd'hui.